(57)【要約】【課題】  圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械において、原動機停止時に、必要に応じて油圧アクチュエータをオペレータ１人でも迅速に作動させる。【解決手段】  油圧パイロット式コントロールバルブ１６のブーム下げ側のパイロットライン１８から分岐して補助パイロットライン２１を接続し、この補助パイロットライン２１にアキュムレータ２３とストップバルブ２２とガス圧導入ポート２４を設ける。一方、圧縮ガスを取出す分岐管路２６とガス圧取出しポート２８を設け、エンジン停止時に、ガス圧導入ポート２４とガス圧取出しポート２８を接続し、導入されるガス圧によってアキュムレータ２３に発生した油圧をコントロールバルブ１６のブーム下げ側ポート１６ａに送ってコントロールバルブ１６をブーム下げ側に切換え得るようにした。【選択図】        図１
2005265015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ガスを燃料として原動機を運転するとともに、この原動機により油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される作動油によって油圧アクチュエータを作動させる建設機械において、上記原動機の停止時に上記圧縮ガスを圧源として上記油圧アクチュエータを作動させるサポート手段が設けられたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械において、サポート手段は、上記油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のアクチュエータ制御弁と、上記圧縮ガスの圧力を油圧に変換する圧力変換器と、上記原動機の停止時にこの圧力変換器で変換された油圧をパイロット圧として上記アクチュエータ制御弁に送るパイロット弁とを具備することを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項２記載の建設機械において、アクチュエータ制御弁は、油圧アクチュエータの保持圧をタンクに抜く保持圧解放位置を有し、パイロット弁は、上記アクチュエータ制御弁が上記保持圧解放位置に切換わるためのパイロット圧を送るように構成されたことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項２または３記載の建設機械において、原動機運転中に油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブを原動機停止時のアクチュエータ制御弁として兼用するように構成されたことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の建設機械において、パイロット弁として手動操作されるストップバルブが用いられたことを特徴とする建設機械。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の建設機械において、原動機運転中にアクチュエータ制御弁の作動を制御するリモコン弁を有し、このリモコン弁を原動機停止時のパイロット弁として兼用するように構成されたことを特徴とする建設機械。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の建設機械において、圧縮ガスの供給源からガス圧を取出すガス圧取出しポートと、ガス圧をサポート手段に導入するガス圧導入ポートと、この両ポート同士を着脱自在に接続する接続管が設けられたことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮天然ガス等の圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー対策や環境対策の観点から、自動車のみならずショベル等の建設機械においても原動機燃料として圧縮天然ガス等の圧縮ガスを用いることが検討されている。
【０００３】
圧縮天然ガス(ＣＮＧ)でエンジンを運転するシステムの場合で説明すると、圧縮天然ガス(以下、単にガスという)はガス容器に２０Mpa程度の高圧で貯蔵され、このガス容器から出たガスが、減圧弁によりエンジン燃料に適した圧力(０．４Mpa程度)まで減圧されてエンジンに供給される。
【０００４】
建設機械の場合、このエンジンによって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの吐出油によって油圧アクチュエータを作動させる構成をとっている。
【０００５】
油圧ショベルを例にとって説明する。
【０００６】
油圧ショベルは、図４に示すように、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が搭載され、この上部旋回体２に作業(掘削)アタッチメント３が取付けられて成っている。
【０００７】
作業アタッチメント３は、ブーム４、アーム５及びバケット６、それにこれらを作動させる油圧アクチュエータとしてのブーム、アーム、バケット各シリンダ７,８,９から成り、これら各シリンダ７〜９、及び図示しない旋回、走行両モータが油圧ポンプからの吐出油により駆動されて掘削等の作業が行なわれる。１０は上部旋回体２に設けられたキャビン(運転室)である。
【０００８】
この油圧ショベルにおいて、エンジントラブル等によってエンジンが停止すると、油圧ポンプが停止して油圧アクチュエータの油圧源が失われ、機械全体の動きが止まってしまう。この場合、たとえばアタッチメント３が上がったまま停止するのは好ましくないため、これを地上に降下させる等の緊急処置をとる必要がある。
【０００９】
この点の対策として、特許文献１に開示されているように、油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブのパイロットラインに手動ポンプを接続し、この手動ポンプでコントロールバルブを切換える技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３３６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、この公知技術によると、手動ポンプをパイロットラインにつなぎ、同ポンプを操作してはじめてコントロールバルブが切換わり、油圧アクチュエータが作動(たとえばブームが降下)するため、迅速な対応ができない。また、手動ポンプを操作する者と、その結果としてのアタッチメントの動きを監視する者が必要となる。これらの作動上の制約から、緊急時に機能しないおそれがある。
【００１１】
本発明の目的は、圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械において、原動機の停止時に、必要に応じて油圧アクチュエータをオペレータ１人でも迅速に作動させることができるようにする点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、圧縮ガスを燃料として原動機を運転するとともに、この原動機により油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される作動油によって油圧アクチュエータを作動させる建設機械において、上記原動機の停止時に上記圧縮ガスを圧源として上記油圧アクチュエータを作動させるサポート手段が設けられたものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、サポート手段は、上記油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のアクチュエータ制御弁と、上記圧縮ガスの圧力を油圧に変換する圧力変換器と、上記原動機の停止時にこの圧力変換器で変換された油圧をパイロット圧として上記アクチュエータ制御弁に送るパイロット弁とを具備するものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、アクチュエータ制御弁は、油圧アクチュエータの保持圧をタンクに抜く保持圧解放位置を有し、パイロット弁は、上記アクチュエータ制御弁が上記保持圧解放位置に切換わるためのパイロット圧を送るように構成されたものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２または３の構成において、原動機運転中に油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブを原動機停止時のアクチュエータ制御弁として兼用するように構成されたものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかの構成において、パイロット弁として手動操作されるストップバルブが用いられたものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項２乃至５の構成において、原動機運転中にアクチュエータ制御弁の作動を制御するリモコン弁を有し、このリモコン弁を原動機停止時のパイロット弁として兼用するように構成されたものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの構成において、圧縮ガスの供給源からガス圧を取出すガス圧取出しポートと、ガス圧をサポート手段に導入するガス圧導入ポートと、この両ポート同士を着脱自在に接続する接続管が設けられたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、圧縮ガスを原動機燃料とするシステムにおいて一定圧の燃料ガスを常備している点に着目し、サポート手段により、この燃料ガスの圧力を利用して油圧アクチュエータを作動させる(請求項３では油圧アクチュエータの保持圧をタンクに抜くことにより、たとえば作業アタッチメントを降下させる)構成としたから、原動機停止時におけるアクチュエータの緊急作動に対してオペレータ１人でも迅速に対応することができる。
【００２０】
ここで、請求項２〜６の発明によると、アクチュエータ制御弁と、圧力変換器と、パイロット弁という充実した油圧機器によって油圧アクチュエータを所望通りに的確に作動させることができる。
【００２１】
この場合、請求項４の発明ではコントロールバルブをアクチュエータ制御弁として、また請求項６の発明ではリモコン弁をパイロット弁としてそれぞれ兼用する構成であるため、アクチュエータ制御弁、パイロット弁を緊急時専用として追加する場合と比較して、設備を簡略化し、コストを安くすることができる。また、運転席から離れた場所で手動ポンプを操作する場合と異なり、原動機停止時にも運転席から操作できるため、より迅速かつ容易に対処することができる。
【００２２】
一方、請求項７の発明によると、原動機停止時にのみガス圧取出しポートとガス圧導入ポートとを接続し、原動機運転中はこれらを切り離しておくことにより、万が一、サポート手段が不必要に作用する事態を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
第１実施形態(図１参照)
図１は圧縮天然ガスを燃料とするエンジンによって油圧ポンプを駆動するシステムの全体構成を示す。
【００２４】
図において、１１はガス供給源としてのガスボンベで、このガスボンベ１１に２０Mpa程度の高圧で貯蔵された圧縮天然ガス(以下、単にガスという)は、減圧弁１２でエンジン燃料に適した圧力である０．４Mpa程度まで減圧された後、エンジン１３に供給される。
【００２５】
エンジン１３は上記ガスを燃料として運転され、このエンジン１３によって主、補助両油圧ポンプ１４,１５が駆動される。
【００２６】
主油圧ポンプ１４から吐出された圧油は、アクチュエータ制御弁としての油圧パイロット式のコントロールバルブ１６を介して油圧アクチュエータ(ここでは図４中のブームシリンダ７の場合で説明する)に送られ、このブームシリンダ７を作動させる。このブームシリンダ７から出た油は作動油タンクＴに戻される。
【００２７】
コントロールバルブ１６は、補助油圧ポンプ１５を圧源とするリモコン弁１７からのパイロット圧によって中立位置イと、ブーム下げ位置ロと、ブーム上げ位置ハとの間で切換わり作動し、ブームシリンダ７が、ブーム下げ位置ロで縮小作動し、ブーム上げ位置ハで伸長作動する。
【００２８】
ここで、図４の作業アタッチメント３を空中に停止させた状態では、ブームシリンダ７の伸び側油室７ａにアタッチメント自重を支える保持圧が発生する。従って、エンジン停止時にこの保持圧をタンクＴに抜くことによって作業アタッチメント３全体を降下させることができる。
【００２９】
リモコン弁１７と、コントロールバルブ１６のブーム下げ側及びブーム上げ側両パイロットポート１６ａ,１６ｂとは、ブーム下げ側及びブーム上げ側両パイロットライン１８,１９によって接続され、リモコン弁１７の操作量に応じたパイロット圧がこのパイロットライン１８,１９を通じてコントロールバルブ１６に送られる。
【００３０】
この両パイロットライン１８,１９のうち、ブーム下げ側パイロットライン１８に手動式の第１ストップバルブ２０が設けられるとともに、同パイロットライン１８から分岐してエンジン停止時用の補助パイロットライン２１が接続されている。
【００３１】
この補助パイロットライン２１には、第２ストップバルブ２２と圧力変換器としてのアキュムレータ２３とが設けられ、このアキュムレータ２３の入口側にガス圧導入ポート２４が設けられている。
【００３２】
一方、ガスボンベ１１と減圧弁１２とを結ぶ高圧ガス管路２５に分岐管路２６が接続されている。
【００３３】
この分岐管路２６には第３ストップバルブ２７が設けられ、その先端にガス圧取出しポート２８が設けられている。
【００３４】
この構成において、エンジン運転中は、第１ストップバルブ２０は開状態、第２、第３両ストップバルブ２２,２７は閉状態とされる。
【００３５】
この状態では、リモコン弁１７の操作によってコントロールバルブ１６が切換わり作動し、主油圧ポンプ１４からの吐出油によりブームシリンダ７が作動して通常の作業が行なわれる。
【００３６】
一方、エンジン１３がエンジントラブル等によって停止し、しかもこのときアタッチメント３が空中で停止したままであるためこれを地上に降下させる必要が生じたときには、次の操作を行なう。
【００３７】
ガス圧取出しポート２８とガス圧導入ポート２４とを接続管２９で接続するとともに、第１ストップバルブ２０を閉じ、第２及び第３両ストップバルブ２２,２７を開く。
【００３８】
こうすると、補助パイロットライン２１にガスボンベ１１からの圧縮ガスが導入され、この圧縮ガスによってアキュムレータ２３から一定に加圧された油圧がコントロールバルブ１６のブーム下げ側パイロットポート１６ａに送られる。
【００３９】
すなわち、エンジン停止時に燃料ガスの圧力を油圧に変換してブームシリンダ７を作動させるサポート手段が構成され、このサポート手段により、コントロールバルブ１６が、リモコン弁１７の操作無しでブーム下げ位置ロに切換わり、前記のようにブームシリンダ７の伸び側油室(保持側油室)７ａの圧力がコントロールバルブ７を介してタンクＴに抜かれるため、ブームシリンダ７がアタッチメント自重によって縮小し、図４の作業アタッチメント３が降下する。
【００４０】
なお、このとき第２ストップバルブ２２の開度を手動調整することにより、コントロールバルブ７のストローク制御が可能であるため、必要に応じて上記降下速度を調整することができる。
【００４１】
また、アタッチメント降下操作が終わった後は、第２及び第３両ストップバルブ２２,２７を閉じ、第１ストップバルブ２０を開くとともに接続管２９を外してエンジン１３の復旧に備えることとなる。
【００４２】
このように、エンジン停止時に、ガスエンジン固有の圧源であるガス圧力を利用してコントロールバルブ１６を操作し、ブームシリンダ７をブーム下げ側に作動させるため、接続管２９を装着してストップバルブ２０,２２,２７を開閉操作するだけで直ちにブーム下げ動作を行なわせることができる。すなわち、緊急時にオペレータ１人でも迅速に対応することができる。
【００４３】
なお、エンジン運転中は、ガス圧取出しポート２８とガス圧導入ポート２４とを切り離すことができるため、ストップバルブ２２,２７が緩んで補助パイロットライン２１からコントロールバルブ１６にパイロット圧が送られてしまう等の不測事態が発生するおそれがない。
【００４４】
第２実施形態(図２参照)
以下の第２及び第３両実施形態においては、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４５】
第２実施形態においては、補助油圧ポンプ１５とリモコン弁１７とを結ぶリモコン弁一次側管路３０に補助パイロットライン２１が分岐接続され、アキュムレータ２３からの油圧をリモコン弁１７に一次圧として供給し得るように構成されている。
【００４６】
こうすれば、エンジン停止時にも、リモコン弁１７によるコントロールバルブ１６の制御が確保されるため、コントロールバルブ１６をブーム下げ位置ロだけでなく、ブーム上げ位置ハにも切換えることができる。
【００４７】
すなわち、ブームシリンダ７を、エンジン運転中と同様に、下げ側及び上げ側いずれにも作動させることができる。
【００４８】
また、リモコン弁１７をエンジン停止時のパイロット弁として兼用する構成であるため、運転席から離れた場所で手動ポンプを操作する場合と異なり、エンジン停止時にそのまま運転席から操作できることで、より迅速かつ容易に対処することができる。
【００４９】
この第２実施形態において、第１実施形態の第１ストップバルブ２０は不要となる。また、第２ストップバルブ２２は、第１実施形態の場合のような補助パイロットライン２１の開度を調整する機能は求められず、単に同ライン２１を開閉するだけのものとなるため、必要に応じて設ければよい。
【００５０】
なお、補助パイロットライン２１からの油圧が補助油圧ポンプ１５側に送られることを阻止するために、図示のように同ポンプ１５の吐出側にチェック弁３１を設けるのが望ましい。
【００５１】
第３実施形態(図３参照)
第３実施形態においては、第１及び第２両実施形態のアキュムレータ２３に代えてシリンダ構造の圧力変換器３２が補助パイロットライン２１に設けられている。
【００５２】
この圧力変換器３２は、ピストン３３の片側にガス圧室３４、反対側に油圧室３５を備え、ガス圧室３４に導入されるガス圧によりピストン３３を押し込んで油圧室３５に油圧を発生させるように構成されている。
【００５３】
３６は油圧室３５にタンクＴから油を補充する油補充管路、３７は同管路３６に設けられたチェック弁である。
【００５４】
この構成によっても、第１及び第２両実施形態と基本的に同じ効果を得ることができる。
【００５５】
なお、ここでは、圧力変換器３１で発生した油圧を、第２実施形態同様、リモコン弁１７の一次側管路３０に送る構成をとっているが、図１に示す第１実施形態のようにコントロールバルブ１６のブーム下げ側パイロットポート１６ａに送るように構成してもよい。
【００５６】
他の実施形態
(１)  上記各実施形態では、エンジン停止時に作動させる油圧アクチュエータとしてブームシリンダ７を例示したが、図４に示す作業アタッチメント３の他の油圧アクチュエータ(アームシリンダ８またはバケットシリンダ９)にも上記同様に適用することができる。
【００５７】
(２)  上記各実施形態では、ガス圧取出しポート２８とガス圧導入ポート２４をエンジン停止時に接続管２９で接続するようにしたが、この両ポート２８,２４を常時接続しておいてもよい。
【００５８】
(３)  上記各実施形態では、エンジン停止時に油圧アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御弁として既存のコントロールバルブ１６を兼用する構成をとったが、このコントロールバルブ１６とは別にエンジン停止時専用のアクチュエータ制御弁をコントロールバルブ１６とパラレルに接続してもよい。
【００５９】
(４)  エンジン停止時に、圧力変換器で変換された油圧をパイロット圧としてアクチュエータ制御弁(各実施形態ではコントロールバルブ１６)に送るパイロット弁として、第１実施形態ではストップバルブ２２を用い、第２、第３両実施形態では既存のリモコン弁１７を兼用する構成としたが、エンジン停止時専用のリモコン弁を設けてもよい。
【００６０】
(５)  本発明は、天然ガス以外の圧縮ガス(ＬＰガス、水素等)を燃料とするエンジンを用いる建設機械にも適用することができる。
【００６１】
また、燃料電池で電動機を回転させて油圧ポンプを駆動するシステムをとる場合にも、圧縮ガスを燃料としている点、電動機トラブル等によって原動機が停止する場合がある点で共通することから、本発明はこの燃料電池機関を原動機とする建設機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の適用対象例である油圧ショベルの概略側面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  ガスボンベ(ガス供給源)
１３  原動機としてのエンジン
１４  主油圧ポンプ
１５  補助油圧ポンプ
１６  アクチュエータ制御弁としてのコントロールバルブ
１７  リモコン弁(パイロット弁)
２１  補助パイロットライン
２２  パイロット弁としてのストップバルブ
２３  圧力変換器としてのアキュムレータ
２４  ガス圧導入ポート
２７  ガス圧取出しポート
２９  接続管
３１  圧力変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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